湖泊和河流中的冰
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冰湖泊和河流一张或一段冰当温度降至冰点以下(0°C[32°F])时，在湖泊和河流表面形成。形成冰的性质可能像逐渐变厚的浮冰层一样简单，也可能非常复杂，特别是当水快速流动时。
地理范围
世界上大部分地区的气温远低于冰点，这些地区的湖泊和河流每年都会结冰。大约一半的表面水域北半球大部分地区每年都会结冰。在温暖的气候中，水可能只是在异常寒冷的时期偶尔结冰，而在世界上极端寒冷的地区，如南极洲，湖泊可能有永久的冰盖。
的季节性周期
在大多数有冰的地区，冰的形成本质上是季节性的:在日平均气温降至冰点以下一段时间后，开始形成冰盖;在整个冬季，冰层会变厚;冰融化了衰变随着春天气温的升高。在形成和增厚期间，能源从冰盖流出，在衰变期间，能量流入冰盖。这种能量流包括两种基本的能量交换模式:(1)长波长和短波长的电磁能量辐射(也就是说,红外和紫外光)和(2)转移热与蒸发和凝结有关的能量，与空气和表面之间的对流有关的能量，(在较小程度上)与降水落到地面上。虽然辐射转移是重要的，但主要的能量交换冰的形成衰变是传热与蒸发有关冷凝与湍流对流-后者被称为合理的转移。因为这些热量的传递是由空气温度而且表面温度在美国，冰层覆盖的范围和持续时间或多或少与平均气温低于冰点的范围和持续时间一致(在秋季有一个滞后，这是由于夏季的加热使水冷却，而在春季有一个滞后，这是由于冬季形成的冰融化)。
一般来说，小湖泊比河流更早结冰，春天湖面结冰的时间也更长。哪里有温暖的水源——例如，在地下泉水或温泉中排放工业发电厂的这种模式可能会被打破，整个冬天的水可能没有冰。此外，在非常深的湖泊中，夏季供暖期间积累的热量储备可能太大，无法使温度降至冰点，或者风在大冰川上的作用可能会阻止稳定的冰盖的形成。
湖泊中的冰
冰的形成
温度结构变化
湖泊中冰盖形成的背景是湖泊温度结构的年度演变水。在夏季的大多数湖泊中，一层密度较低的温水位于其下较冷的水之上。夏末，随着气温的下降，表层开始冷却。当它冷却并达到与下面的水相同的密度后，水柱变成等温的(也就是说,在任何深度都有相同的温度)。随着进一步冷却，顶部的水变得均匀密集的然后下沉，与下面的水混合，使湖水继续保持等温，但温度越来越低。这一过程一直持续到温度下降到水的最大密度(约4°C，或39°F)，然后进一步冷却导致水分子之间的空间膨胀，因此水的密度变小。这种密度的变化往往会形成一种新的分层热结构，这次是更冷、更轻的水覆盖在更热、密度更大的水之上。如果没有风或水流的混合，最上面的一层就会冷却到零下冰点(0°C，或32°F)。一旦达到冰点，进一步冷却将导致表面结冰。这层冰会有效地阻止上面的冷空气和下面的温水之间的能量交换;因此，表面的冷却将继续，但是，不是降低下面的水的温度，而是热量的损失体现在生产冰的过程中。
上面所概述的简单逻辑表明，在冬季，湖泊中某些深度的水总是在4°C，即密度最大的温度，事实上，在受保护的较小的湖泊中，情况往往如此风．然而，更常见的情况是，当水柱冷却到4°C以下时，风继续混合，从而克服了密度分层的趋势。例如，在4°C和0°C之间，密度差可能只有0.13千克/立方米(3.5盎司/立方码)。最终，冷空气温度、辐射损失和低风的某种特殊组合使第一个冰盖形成并足够厚，以承受可能将其打破的风力。因此，即使在相当深的湖泊中，冰下的水温通常低于4°C，而且往往更接近0°C。初始冰形成时的温度每年都可能不同，这取决于在形成和稳定第一个初始覆盖层的条件合适之前已经冷却了多少。在一些大湖中，比如伊利湖在北美在美国，风的影响是如此之大，以至于整个湖上很少形成稳定的冰盖，整个冬天的水温都非常接近0°C。
成核冰晶
在冰形成之前，水必须过冷才能形成冰晶。均匀成核(不受外来颗粒的影响)发生在远低于冰点的温度，在水体中没有观察到的温度。的温度异相成核(从外来粒子表面开始成核)取决于粒子的性质，但一般在冰点以下几度。同样，这种程度的过冷在大多数天然水域中都没有观察到，尽管一些研究人员认为，在高热量损失率下，薄的表层水可能会达到这种过冷。然而，在一个冰粒上开始成核只会在轻微过冷的情况下发生，一般认为起源于水面以上的冰粒是湖泊表面开始结冰的原因。一旦有了冰，进一步的形成就取决于晶体生长的速度。这可能是非常快的:在寒冷、寂静的夜晚，当湖水冷却到冰点，然后表面略微过冷时，就有可能看到冰晶传播迅速穿过地表。通常，这种形式的初始冰的形成是这样的晶体c的轴是垂直方向的——与通常的水平方向相反c-轴与后期增厚相关。在理想条件下，第一批晶体的尺寸可达一米或一米以上。由这种晶体组成的冰盖将呈现黑色和非常透明。
风混合的影响
如果湖面暴露在风中，水面上最初的冰晶会被风对水面附近的水的搅动作用所混合，并形成一层小晶体。这一层将减少混合，由许多小晶体组成的第一个冰盖将形成。无论它是由大晶体或小晶体组成的，冰盖，直到它变得足够厚，足以承受后来的风的影响，可能形成和消散反复地重新形成。在较大的湖泊上，如果风阻止了稳定的冰盖最初形成，就会形成大的浮冰，当这些浮冰冻结在一起时，冰盖最终会稳定下来，有时会形成大的冰脊和冰堆。冰脊的水下吃水通常是其水面高度的几倍。如果它们被风吹来吹去，它们可能会在较浅的地区冲刷海底。在某些情况下，特别是在稳定的冰盖形成之前，风的混合可能足以将冰粒和过冷水带到相当深的地方。在这种情况下，几十米深的进水口被冰堵住了。